在ZigBee 3.0上構(gòu)建更智能的“智能家居”

隨著時間的流逝，似乎越來越多平凡的家居用品正在配備連接性。從冰箱和洗衣機到烤面包機和燈泡，各種電器正在被聯(lián)網(wǎng)并作為即將到來的智能家居的元素進行營銷。

雖然未來的智能家居架構(gòu)確實將由眾多聯(lián)網(wǎng)設備組成，但僅僅通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)門鎖或電燈開關并不能使其本質(zhì)上“智能”。智能家居的關鍵是基于行為和使用模式的數(shù)據(jù)，并利用這些智能自主地改善居民的生活質(zhì)量。但是，在將今天的智能家居與未來獨立和幕后運營的智能家居進行比較時，Gartner（www.gartner.com）半導體集團首席研究分析師Paul O‘Donovan表示，它“類似于1990年代的手機與現(xiàn)在的情況相似 - 功能強大，但絕不是智能。

“基本上，在當今可用的系統(tǒng)中很少或根本沒有計算或?qū)W習，”O(jiān)’Donovan說?！坝幸恍┯邢薜臎Q策，例如在房主離開建筑物時關閉暖氣或燈，但除此之外，在本地或云中幾乎沒有‘處理’數(shù)據(jù)。

“智能家居仍處于起步階段，”ZigBee聯(lián)盟（www.zigbee.org）戰(zhàn)略營銷總監(jiān)Ryan Maley說?！坝性S多產(chǎn)品可用，這些產(chǎn)品部署得很好，為房主提供了舒適性和效率。但是，這些產(chǎn)品往往是單一用途的應用，例如照明，安全或能源效率。這些裝置可能反映了房主感興趣的位置或具有一些易于理解的價值。但是，智能家居應該更多。

“隨著越來越多的設備被連接起來，消費者將看到更多的價值，而不僅僅是將家庭控制權(quán)擴展到移動設備，”Maley繼續(xù)說道?！爸悄芗揖討撟詣觾?yōu)化效率并做出決策，而不是簡單地允許我們通過移動設備而不是電燈開關打開和關閉事物。隨著越來越多的日常物品被連接起來并變得智能，許多新的有趣的應用可能會出現(xiàn)，例如通過打開窗簾而不是在我們進入房間時打開燈來平衡照明和能源管理的需求。

為了對新的智能家居應用和服務（如能源管理）進行分析，DSR等嵌入式軟件開發(fā)公司設計了從連接設備中收集傳感器數(shù)據(jù)的架構(gòu)（圖 1）。此外，新的技術和技巧正在出現(xiàn)，這將增加價值，使家庭自動化對最終用戶更加透明，DSR運營副總裁吉尼·佩什科娃說。

圖 1：像DSR這樣的公司將嵌入式設備與智能家居分析架構(gòu)集成在一起，為智能家居提供新的應用和服務。

“消費者希望智能家居是真正智能的 - 不要問我你可以確定的事情，了解我的行為和適應，”佩什科娃說?！安灰槐匾卮驍_我，但當出現(xiàn)問題或不尋常時，請告訴我。這個想法是讓智能家居完美地適應消費者的生活方式，適應他或她的好惡，簡化生活，增加便利性，并提供急需的安全性和安心。

“沒有分析和數(shù)據(jù)智能，智能家居系統(tǒng)就無法學習，智能響應并真正適應消費者，”她繼續(xù)說道?！半S著智能家居市場的不斷增長，數(shù)據(jù)將成為等式中越來越強大的組成部分。我們正在與提供行為分析引擎、內(nèi)容分析和語音控制的合作伙伴合作，這些引擎是用戶生活方式、社交偏好、行為分析和預測的高度自動化，其中許多已經(jīng)存在，但將變得更加復雜。將所有這些結(jié)合在一起，將提供一個真正智能的解決方案，為消費者帶來很多價值。

但是，在這種基礎設施下的網(wǎng)絡應用層，互操作性挑戰(zhàn)仍然存在，限制了互聯(lián)家庭的潛力。

應用級互操作性和智能家居之爭 – ZigBee 3.0

盡管圖 1 中描述的架構(gòu)通常通過將傳感器直接連接到云的網(wǎng)關或路由器來抽象應用層，但對于構(gòu)成完全裝備的智能家居的許多子域和設備而言，應用級互操作性仍然是關鍵。例如，雖然網(wǎng)絡級別的標準化允許圍繞數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的通用性，但應用層的互操作性為設備之間的數(shù)據(jù)交換建立了一致的規(guī)則。作為參考，后者類似于HTML在互聯(lián)網(wǎng)上的使用方式。

鑒于此，以及消費者對低功耗、低成本和易用性的要求，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術作為將產(chǎn)品集成到智能家居中的可擴展方式而日益突出。然而，O‘Donovan說，由于供應商設備和眾多網(wǎng)絡技術之間普遍不兼容，所有這些技術都在爭奪新興市場，因此解決任何一種連接解決方案都已成為行業(yè)和消費者的難題。

“多種網(wǎng)絡技術顯然使消費者的情況復雜化，并減慢了制造商圍繞一個或多個兼容系統(tǒng)進行統(tǒng)一的嘗試，”他解釋說（圖3）?！笆袌錾蠋缀鯖]有凝聚力。盡管一些參與者努力部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡作為提供整個家庭/系統(tǒng)解決方案的一種方式，但大多數(shù)制造商之間幾乎沒有互操作性。

圖 3：可用于智能家居的大量網(wǎng)絡技術使得圍繞其中任何一種技術的凝聚力變得困難。數(shù)據(jù)由加特納提供。

“有許多選擇爭奪家庭自動化市場，X10可能是最知名的，因為它已經(jīng)存在了很長時間，盡管ZigBee和Z-Wave現(xiàn)在被認為是前進的方向，”O(jiān)’Donovan繼續(xù)說道。我的預測是，獲勝者將永遠是一個廣泛可用的、基于標準的解決方案，在這種情況下，ZigBee應該占據(jù)主導地位。

盡管ZigBee自90年代末構(gòu)思以來已經(jīng)獲得了牽引力，但其成功和市場采用的大部分是由于“應用程序配置文件”為某些垂直市場量身定制了該技術。雖然這些幫助ZigBee滲透到新的領域和用例中，但它們也損害了基于不同配置文件的設備無縫互操作的能力，如前所述，這是全面智能家居部署中的一個關鍵考慮因素。

然而，在2014年底，ZigBee聯(lián)盟宣布發(fā)布ZigBee 3.0，這是一項新標準，統(tǒng)一了之前基于ZigBee PRO的應用標準，以實現(xiàn)家庭自動化，能源管理，照明，電器，安全，醫(yī)療保健監(jiān)控和其他智能家居設備之間的互操作性?；贗EEE 802.15.4標準，ZigBee設備以前在網(wǎng)絡的較低級別兼容，但ZigBee 3.0的出現(xiàn)也促進了應用層的互操作性，以減輕設備級互操作性的一些挑戰(zhàn)。

“當然，互操作性是一個關鍵問題，因為消費者必須擁有易于使用和易于連接的設備，這些設備可以簡單地協(xié)同工作，”Maley說。“ZigBee 3.0將允許更廣泛的設備無縫互操作。ZigBee一直在各個領域（照明，醫(yī)療保?。┲g提供互操作性，但ZigBee 3.0將允許更多種類的設備連接在一起，這應該簡化產(chǎn)品開發(fā)人員和消費者的選擇。

“ZigBee認證計劃可以通過確保認證設備之間的互操作性來提供幫助，無論制造商如何，”他補充道。

在ZigBee 3.0中，ZigBee設備的所有傳統(tǒng)特性都得以保留，例如與網(wǎng)狀網(wǎng)絡相關的自愈功能和比Wi-Fi低幾個數(shù)量級的功耗，以及諸如綠色電源之類的功能，這些功能支持無電池能量收集設備。關于電源的最后一點對于智能家居來說也是至關重要的，一方面，因為一個領域的效率提高不應該以犧牲另一個領域的低效率為代價，另一方面，定期為充滿連接設備的房子更換電池的前景在消費者世界中只是一個非起點。

成本和“殺手級應用”

盡管應用級標準化對于智能家居的發(fā)展來說很有趣，但基于行為和效率做出有益決策的架構(gòu)被大市場所接受，這是一個成本和消費者需求的問題。正如O‘Donovan所指出的那樣，“如果你必須為新照明支付1，500美元，那么成本就很重要，這只會為你節(jié)省50美元的能源成本。必須有一個令人信服的理由來購買智能家居概念。

繼加州立法機構(gòu)最近就機頂盒的待機功率要求進行監(jiān)管的討論之后，領先的ZigBee芯片組和模塊供應商GreenPeak Technologies的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Cees Links認為，兩者的答案都即將到來。

“數(shù)量會降低成本，較低的成本會提高數(shù)量，”Links 說?！拔ㄒ坏膯栴}是，”啟動這個過程需要什么？殺手級應用。從綠峰的角度來看，我們認為殺手級應用程序在機頂盒和遙控器中具有ZigBee，“Links繼續(xù)說道?！笆紫龋cIR相比，消費者對ZigBee的用戶體驗更好，但是［由于電源優(yōu)勢］運營商看到服務成本下降 - 給運營商的四分之一的服務呼叫實際上是關于遙控器中的電池沒電了。因此，在遙控器中使用ZigBee，有線電視運營商將贏得兩倍：減少服務呼叫和成本。此外，每個機頂盒中都有ZigBee，它允許用戶將其他傳感器或應用程序與機頂盒連接，從而實現(xiàn)增量服務。

對于Links來說，智能家居及其配套技術的全面采用將以與Wi-Fi技術相同的方式發(fā)展，在達到今天幾乎普遍接受之前，大約有10年的成本降低和文化突破。然而，隨著技術成本的逐步降低和成功教育人口，Wi-Fi的成就主要基于圍繞該標準的聯(lián)合行業(yè)合作，最終使所有相關方受益。

“成本和文化是兩個主要制約因素，”林克斯說?！凹僭O成本會隨著數(shù)量的增加而降低，關鍵是讓人們對智能家居生活感到舒適。這意味著需要保證系統(tǒng)是安全的，系統(tǒng)不會侵犯隱私等。但在很大程度上，這不是技術，而是未來幾年需要解決的營銷挑戰(zhàn)。

“此外，該行業(yè)需要共同制定一套標準，以確保最終用戶的互操作性和易用性。正是802.11的國際采用才真正使Wi-Fi最終在市場上取得成功。該行業(yè)需要從Wi-Fi歷史中學習。大型科技公司需要停止建立旨在爭奪市場份額的技術孤島，而是意識到這些部門合作的越多，以確?；ゲ僮餍裕献骰锇殛P系和客戶易用性，所有科技公司將越成功，“他繼續(xù)說道?！半S著ZigBee 3.0統(tǒng)一通信標準的到位，智能家居應用對于最終用戶來說不應該比智能手機更昂貴或更復雜。這是智能家居成為供應商和消費者的現(xiàn)實的時候。

審核編輯：郭婷